雷玉芳
摘 要: 本節(jié)課設(shè)計緊扣新課標對本節(jié)課的要求 “注重從生活經(jīng)驗和已有知識出發(fā),聯(lián)系日常生活中常見的各種電池,通過對實驗現(xiàn)象的觀察和分析,幫助學(xué)生更好地理解和掌握本節(jié)知識”。通過“水果電池”創(chuàng)設(shè)情境,實驗設(shè)計頗有新意,既有助于揭示原電池形成條件,又使學(xué)生體會到化學(xué)與生活很近,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的思想。設(shè)計中提出的三個“思考問題”具有很強的指向性,有利于學(xué)生開展討論探究,通過問題引導(dǎo)學(xué)生開展探究,充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,培養(yǎng)學(xué)生相互合作的團隊精神,有助于引導(dǎo)學(xué)生改變學(xué)習(xí)方式。
關(guān)鍵詞: 自我構(gòu)建 外部傳遞 原電池 問題情景—實驗探究
一、教學(xué)內(nèi)容分析
本節(jié)課是以人教版必修教材《化學(xué)2》第二章第二節(jié)“化學(xué)能與電能”中的第一課時“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”為教學(xué)內(nèi)容進行設(shè)計的。新課標對本節(jié)課的要求是:“注重從生活經(jīng)驗和已有知識出發(fā),聯(lián)系日常生活中常見的各種電池,通過對實驗現(xiàn)象的觀察和分析,幫助學(xué)生更好地理解和掌握本節(jié)知識?!北竟?jié)課內(nèi)容的理論性比較強,涉及的化學(xué)原理與學(xué)生的生活經(jīng)驗有一定的聯(lián)系。通過動手探究原電池的反應(yīng)原理及構(gòu)造,運用已有的知識認識和理解本節(jié)核心知識,使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)得到重建,并讓學(xué)生感受到從理論到實踐的應(yīng)用及化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系。
二、學(xué)生學(xué)習(xí)情況分析
學(xué)習(xí)本節(jié)課之前,學(xué)生已經(jīng)對金屬活動順序、氧化還原反應(yīng)實質(zhì)、電解質(zhì)的電離、離子反應(yīng)及化學(xué)反應(yīng)中能量變化等理論知識有一定的了解,并在物理學(xué)習(xí)中對于火力發(fā)電工作原理有所了解,這對學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)知識有非常重要的指導(dǎo)作用,但學(xué)生缺乏微觀原理分析能力及感性的實驗體驗。因此,本節(jié)設(shè)計為:“互動—實驗探究”的學(xué)習(xí)方法,利用邊講邊實驗探究和多媒體,有效地幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)過程中可能遇到的問題和困惑。
三、設(shè)計思想
1.本節(jié)課教學(xué)設(shè)計的教育心理學(xué)原理是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀:教師鼓勵學(xué)生從事積極的實驗活動和思維活動,在活動中學(xué)會如何思維,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力,從而實現(xiàn)“知識是學(xué)生在活動中自我構(gòu)建、自我發(fā)現(xiàn)的,而不是從外部傳遞給學(xué)生的”的認知目標。
2.以學(xué)生親自設(shè)計、親身體驗水果電池為教學(xué)情景,并在一系列合作實驗探究中,讓學(xué)生將觀察到的現(xiàn)象和實驗原理相結(jié)合,運用化學(xué)知識分析、思考可能產(chǎn)生的物質(zhì)及發(fā)生的變化以完成本節(jié)教學(xué)設(shè)計。
四、教學(xué)目標
1.知識與技能:認識化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,初步了解化學(xué)電池—原電池的反應(yīng)原理。
2.過程與方法:通過觀察分析、實驗探究、合作討論等活動形式,體驗科學(xué)探究的樂趣,形成自主探究、合作學(xué)習(xí)的方式。
3.情感態(tài)度價值觀:以“水果電池”為主線,首尾呼應(yīng),讓學(xué)生感受科學(xué)探究的艱辛歷程及分享探究成果的愉悅。
五、教學(xué)重點和難點
重點:初步認識原電池概念、反應(yīng)原理的理解和電極反應(yīng)式的書寫;構(gòu)成原電池的基本條件的探究。
難點:從電子轉(zhuǎn)移角度理解原電池反應(yīng)原理及化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)。
六、教學(xué)模式設(shè)計
為了凸顯重點,突破難點,圍繞“生活即化學(xué)、科學(xué)就在身邊”的思想理念,采用“指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)、探究教學(xué)”模式,以“問題情景—實驗探究”為中心的課堂教學(xué)模式。教學(xué)內(nèi)容及學(xué)習(xí)任務(wù),都是通過學(xué)習(xí)小組對“問題情景”的討論、探究、實驗、評價完成的,突出課堂教學(xué)的實效性,充分體現(xiàn)新課程理念下“雙主體互動式”教學(xué)模式的構(gòu)建。
七、教學(xué)過程設(shè)計
創(chuàng)設(shè)情境:1.視頻:將很多橙子分別插上銅片和鋅片,用導(dǎo)線連接起來給手機充電。
思考:橙子手機電池利用了化學(xué)中的哪方面知識?(教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中的現(xiàn)象及蘊含的知識。)
交流討論:學(xué)生思考、交流后得出結(jié)論——原電池。
2.提出問題:化學(xué)能否轉(zhuǎn)化為電能?指導(dǎo)學(xué)生制作“水果電池”,幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,提出問題,引入新課題。
(1)銅片、鋅片同時插入水果(學(xué)生提前準備好的水果:蘋果、橘子、橙子、西紅柿等),并與發(fā)光二極管相連。觀察發(fā)光二極管是否發(fā)亮?(2)銅片、鋅片同時插入水果,并與靈敏電流計相連。觀察靈敏電流計指針是否偏轉(zhuǎn)?(3)用小刀將水果切割分開,使銅片和鋅片分開,觀察靈敏電流計指針是否偏轉(zhuǎn)?再將水果合攏,觀察靈敏電流計指針是否偏轉(zhuǎn)?
思考:(1)上述實驗過程中看到什么現(xiàn)象?你想到什么?(2)特定條件下的水果電池會產(chǎn)生電流,你還聯(lián)想到什么?(3)再仔細想一想:電子從何而來?電子如何移動?水果味道怎樣?離子如何移動?
交流討論:學(xué)生討論,提出自己的看法,在教師傾聽的同時,引導(dǎo)學(xué)生討論:當銅片和鋅片用導(dǎo)線相連同時插入水果內(nèi)部到底發(fā)生了什么變化,如何能直觀地看到?由水果是酸的味道,引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計實驗,選擇盛稀硫酸的燒杯替代水果,探究銅片和鋅片用導(dǎo)線相連同時插入盛有稀硫酸的燒杯中能看到什么?
學(xué)生實驗:(提醒學(xué)生觀察并記錄實驗現(xiàn)象)(1)銅片和鋅片的導(dǎo)線之間連接一個靈敏電流計,同時插入盛有稀硫酸的燒杯中。(2)用導(dǎo)線把銅片和鋅片連接起來,同時插入盛有稀硫酸的燒杯中。(3)將一塊銅片和一塊鋅片同時插入盛有稀硫酸的燒杯中(銅片和鋅片不能互相接觸)。
交流討論:(1)實驗1的靈敏電流計顯示有電流通過,電流是如何產(chǎn)生的?電子從何而來?電子如何移動?(2)實驗2和實驗3的實驗步驟有何差異?觀察到的現(xiàn)象有何不同?為什么要這樣設(shè)計?(3)為什么當鋅片和銅片連接后同時插入稀硫酸中,在銅片上看到有氣泡產(chǎn)生?溶液卻都是無色的?鋅片和銅片上可能各發(fā)生了什么反應(yīng)?(4)1、2、3實驗中鋅片的質(zhì)量將有何變化?溶液中C(H)如何變化?離子如何移動?
課件展示:播放微觀和動畫課件,讓學(xué)生感受到現(xiàn)象與對應(yīng)的微觀變化的本質(zhì),通過交流討論,讓學(xué)生認識并理解鋅與溶液中的氫離子之間是怎么發(fā)生氧化、還原反應(yīng)的,怎樣產(chǎn)生電流?了解化學(xué)能是如何通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能的。
因為電子的定向移動而產(chǎn)生了微電流,從本質(zhì)上說,這種微電流是在化學(xué)反應(yīng)(兩級分別發(fā)生氧化反應(yīng)、還原反應(yīng))的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。這種裝置是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,叫做原電池。
歸納、板書:(1)原電池——化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置;(2)原電池的構(gòu)成——用導(dǎo)線連接兩塊活潑性不同的金屬極,同時插入電解質(zhì)溶液中;(3)原電池的工作原理——兩極分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)
思考:原電池是利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置,但是在原電池中,銅片并沒有參加反應(yīng),那么,銅片的作用是什么呢?
交流討論:電子在電壓的作用下,才能發(fā)生定向移動形成電流。當鋅片和銅片同時浸入電解質(zhì)溶液時,由于兩種金屬的原子失電子能力不同,會在兩者之間形成電勢差,當用導(dǎo)線將鋅片和銅片連接起來時,便會產(chǎn)生電流。
學(xué)生實驗:(1)將鋅片和鐵片用導(dǎo)線相連同時插入盛有稀硫酸的燒杯中。(2)將鋅片和石墨棒用導(dǎo)線相連同時插入盛有稀硫酸的燒杯中。
歸納小結(jié):構(gòu)成原電池的基本要素。
實踐活動:請同學(xué)們利用水果電池讓發(fā)光二極管亮起來。
(由于開始時學(xué)生用一個水果做電池連接發(fā)光二極管時不發(fā)亮,但連接靈敏電流計時指針偏轉(zhuǎn),說明一個水果電池產(chǎn)生的電流較小,不能對外做功,因此二極管不亮。為了呼應(yīng)開頭,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,使教學(xué)推向高潮,設(shè)計這一教學(xué)環(huán)節(jié)。)
(1)實驗準備:用水果(西紅柿、蘋果、橙子、橘子等)和金屬片制作電池,同時引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活常識——兩個干電池串聯(lián)能使燈泡更亮的道理,設(shè)計將水果電池串聯(lián)起來后讓發(fā)光二極管亮起來。
(2)學(xué)生設(shè)計實驗方案,教師參與活動并適時點撥,鼓勵引導(dǎo)。
交流匯報:小組代表匯報設(shè)計的方案及實驗成果,交流發(fā)現(xiàn)的問題及解決的方法。
實驗評價:師生共同評價各小組活動情況,展示有創(chuàng)新的小組的實驗成果。
提出問題:原電池原理在實際生產(chǎn)、生活中有什么具體應(yīng)用?
探究:探究鋼鐵在潮濕空氣中易腐蝕的原理:
新舊知識銜接:在《化學(xué)1》中已經(jīng)接觸過鋼鐵制品在潮濕空氣里很容易生銹,今天用已學(xué)知識深入了解腐蝕的原理。
視頻:播放多媒體課件,學(xué)生邊看邊思考邊交流討論,從原電池的角度探究金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)。
交流討論:引導(dǎo)學(xué)生閱讀《化學(xué)1》和《化學(xué)2》資料卡,正確書寫電極反應(yīng)式及總反應(yīng)方程式。
遷移思考:在水閘、水下鋼柱、船艦的尾部、船錨和鍋爐內(nèi)壁,通常將鋅塊鑲嵌在鋼鐵的表面,為什么?
交流討論:學(xué)生類比鋼鐵生銹腐蝕原理進行交流討論,提出自己的看法,教師傾聽的同時,指導(dǎo)完善。
講授:由于鋅比鐵活潑,容易失去電子被氧化,變成Zn2+發(fā)生腐蝕,保護鐵不受腐蝕。鋅充當腐蝕的衛(wèi)士,鋅塊不斷地銹蝕而消瘦,以至于最終被新的鋅塊替換上去,卻保護了它相鄰的鋼鐵安居樂業(yè),這是多么可貴的自我犧牲品格??!
板書:第二節(jié)“化學(xué)能與電能”( 第一課時)
化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
1.原電池——化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置
2.原電池的構(gòu)成——用導(dǎo)線連接兩塊活潑性不同的金屬極,同時插入電解質(zhì)溶液中
3.原電池的工作原理——兩極分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)
八、設(shè)計小結(jié)與反思
和諧課堂氛圍的形成來源于師生情感的互動和交流,學(xué)生頭腦中的知識是一個主動構(gòu)建的過程,要通過學(xué)生的自主活動才能完成,是教師不能代替的。教師是引導(dǎo)者、促進者,是促進學(xué)生自主發(fā)展的“催化劑”,充分體現(xiàn)新課程理念下“雙主體互動式”教學(xué)模式的構(gòu)建。
本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計理念是:問題情景—實驗探究。首先讓學(xué)生自帶水果,在教師引導(dǎo)下制作水果電池引入課題——化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣。緊接著又帶出問題,化學(xué)能是怎么樣轉(zhuǎn)化為電能的呢?再引導(dǎo)學(xué)生實驗探究,整堂課中師生的活動是互動螺旋式上升的,每個環(huán)節(jié)都由“提出或發(fā)現(xiàn)問題—實驗探究;解決有關(guān)問題—在解決問題的過程中獲取知識技能和完善認知結(jié)構(gòu)—應(yīng)用新知識、技能解決新問題—對新問題解決的結(jié)果進行評價”等層層遞進式構(gòu)成,從而使學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)不斷完善,學(xué)習(xí)能力不斷提高。
該論文為甘肅省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2015年度“隴原名師”工作室專項課題《基于新課改的高中化學(xué)課堂教學(xué)模式的探索與實踐》(GSGB[2015]MSZX100)階段性研究成果。